畢業(yè)論文-溫室溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　溫室溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，利用溫度傳感器AD590對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行實時采集與控制，實現(xiàn)溫室溫度的自動控制。本系統(tǒng)由單片機小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、加熱模塊、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個部分組成。可以通過按鍵設(shè)定溫室的溫度值，采集的溫度

2、和設(shè)定的溫度通過LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設(shè)定值；反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達到降溫效果。通過該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行有效、可靠地檢測與控制，從而保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；溫度傳感器；溫度控制；溫度顯示；鍵盤輸入；溫室</p><p>　　Automatic Temper

3、ature-Control System of Greenhouse</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This system takes the AT89C51 single chip as the control core, using the temperature sensor AD590 to carry on rea

4、l-time gathering and controlling to the greenhouse of vegetables, so it can realizes auto-control to the greenhouse’s temperature. This system contains the miniature single chip system module, the temperature gathering m

5、odule, the heater module, the drop-temperature module, the key pressed module and the display module. The gathering temperature or the setting temperature is displayed</p><p>　　Key words: Single chip; Temper

6、ature sensor; Temperature control; Temperature display; Keyboard entry; Greenhouse </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　第二章 工作原理3</p&

7、gt;<p>　　2.1 設(shè)計思路3</p><p>　　2.2 總體設(shè)計框圖3</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計4</p><p>　　3.1 基于AT89C51的單片機小系統(tǒng)4</p><p>　　3.2 溫度采集模塊5</p><p>　　3.3 顯示模塊8</p>&

8、lt;p>　　3.4 鍵盤掃描10</p><p>　　3.5 WP型溫室加熱器12</p><p>　　3.6 降溫模塊13</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計14</p><p>　　4.1 主程序14</p><p>　　4.2 定時器T0中斷16</p><p>　　

9、4.3 顯示模塊18</p><p>　　4.4 按鍵掃描19</p><p>　　第五章 測試分析22</p><p><b>　　結(jié)束語23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致 謝25</

10、b></p><p><b>　　附 錄26</b></p><p>　　附錄1系統(tǒng)電路圖26</p><p>　　附錄2 源程序代碼26</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量[1]。

11、其中溫度是一個非常重要的過程變量，因為它直接影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究、對外貿(mào)易以及人民生活各個領(lǐng)域。因此，作為溫度控制系統(tǒng)的恒溫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、石油、化工、冶金、食品、醫(yī)藥、商檢、國防、教學(xué)、科研等領(lǐng)域。溫度的合理、準確、便捷的控制對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)水平具有重要意義。作為人口大國，通過發(fā)展高科技提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量有著十分現(xiàn)實的實際意義。而運用農(nóng)業(yè)恒溫系統(tǒng)是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的核心內(nèi)容之一。運用于農(nóng)業(yè)的恒溫系統(tǒng)是一種通過

12、計算機實現(xiàn)溫室環(huán)境因子實時調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計算機自動控制技術(shù)于一體，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。</p><p>　　傳統(tǒng)的恒溫系統(tǒng)采用模擬電路設(shè)計，存在不可避免的缺陷，如溫度控制的精度差，易出現(xiàn)溫度的漂移，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏友好的人機截面，溫度控制的實時性差等。隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。

13、隨著單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡堋?lt;/p><p>　　溫室環(huán)境控制是在充分利用自然資源的基礎(chǔ)上，通過改變環(huán)境變量，如溫度、濕度、光度等來獲得植物的最佳生長環(huán)境，從而達到增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、調(diào)節(jié)作物生長周期、提高經(jīng)濟效益的目的。溫室控制應(yīng)做到：1）溫室中承載的是有生命的植物，因此保證溫室中培育對象的安全是最基本的要求。2）為了保證溫室中培育對象的良性生長，溫室的氣候調(diào)節(jié)過程需

14、緩慢進行，應(yīng)盡可能通過各種設(shè)施運作減少溫室外部氣候變化對溫室環(huán)境氣候的影響。3）嚴格按照溫室中培育對象的生長規(guī)律分階段對溫室進行控制，在每個階段都需保證環(huán)境氣候、水肥、放病蟲害等指標(biāo)達到要求。4）隨時根據(jù)市場現(xiàn)有的信息預(yù)測市場未來的變化，從而決定對溫室的投入，控制產(chǎn)品的上市時間。5）實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中保護生態(tài)環(huán)境，因此溫室生產(chǎn)要考慮生態(tài)效益的要求，不施農(nóng)藥，保持土壤原有酸堿度，保護地下水和空氣不受污染等。6）

15、盡可能低成本運作，例如盡量利用太陽能，選擇最適宜的加溫溫度，營養(yǎng)液在線檢測和循環(huán)使用，盡可能低成本通風(fēng)、低消耗除濕。7）溫室控制系統(tǒng)的最理想目標(biāo)是保證良好的綜合效益，即在保證生態(tài)效益的前提下，提高經(jīng)濟效益，也就是產(chǎn)量提高、能源消耗</p><p>　　本文設(shè)計的恒溫系統(tǒng)采用AT89C51單片機[2]控制技術(shù)對溫度進行調(diào)節(jié)，具有操作簡單便捷、采集方便準確、適應(yīng)性強、成本低以及節(jié)省能源的特點，可明顯增加使用者的經(jīng)濟效

16、益。該系統(tǒng)不但可以推行到溫室中，還可以應(yīng)用于其他進行溫度調(diào)節(jié)的場合。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，這種溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)有了越來越多的應(yīng)用，給人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的便利。比如說溫度控制系統(tǒng)可以應(yīng)用在各種高檔智能連棟溫室、日光溫室生態(tài)酒店、生態(tài)洗浴工程設(shè)計、家庭休閑溫室、異型溫室、樓頂溫室設(shè)計、現(xiàn)代化畜禽舍的設(shè)計等等。</p><p><b>　　第二章 工作原理</b></p>&l

17、t;p>　　本系統(tǒng)要控制的對象為這樣一個規(guī)模的溫室。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：屋脊高5.2m，檐高3m，單跨度6.5m，長為20m，地面面積為130平方米[3]。要實現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持在20℃——30℃之間，在這個區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。</p><p><b>　　2.1 設(shè)計思路</b></p><p>　　系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示，溫室溫度自動控制

18、系統(tǒng)總體電路圖見附錄一。本系統(tǒng)由單片機小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個部分組成。通過按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設(shè)定值；反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達到降溫效果。該系統(tǒng)對溫度的控制范圍在20℃——30℃，溫度控制的誤差小于等于0.5℃。通過使用該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行有效、可靠地檢測與控制,保證

19、大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計框圖</p><p>　　圖2.1系統(tǒng)原理框圖</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　該系統(tǒng)分為六個模塊，分別是單片機小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊、加熱模塊和降溫模塊?，F(xiàn)分別介紹

20、如下：</p><p>　　3. 1 基于AT89C51的單片機小系統(tǒng)</p><p>　　本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的MCS—51系列中的AT89C51單片機[4]。AT89C51單片機小系統(tǒng)如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 單片機小系統(tǒng)</p><p>　　這個小系統(tǒng)由兩部分組成，現(xiàn)介紹如下：</p>&l

21、t;p>　　3.1.1 時鐘脈沖</p><p>　　AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個引腳（即19、18腳）連接簡單的石英晶體即可。AT89C51的時鐘頻率為12MHz。</p><p>　　3.1.2 復(fù)位電路</p><p>　　AT89C51的復(fù)位引腳（Reset）[5]為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過2個機器周期（一個機器周期

22、為6個時鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以12MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖1us,兩個機器周期為12us,因此，在第9腳上連接一個12us以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。對于上電復(fù)位，復(fù)位引腳上串接了一個電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5伏電壓時，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過一段時間（在這段時間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當(dāng)于斷開。還有一種是手動復(fù)位,它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個按鈕開關(guān)。當(dāng)按鈕沒按下時，電

23、容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時，電容對復(fù)位引腳放電，從而在這個引腳上產(chǎn)生高電平，達到復(fù)位的目的。</p><p>　　3. 2溫度采集模塊</p><p>　　本系統(tǒng)的溫度采集和轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3.2所示，它的工作過程為：系統(tǒng)通過AD590[6]采集外界的溫度參數(shù)，并通過三個放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過ADC0804[7]的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機辨認接收。</

24、p><p>　　圖3.2 AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖</p><p>　　根據(jù)電路圖，說明各個器件的功能如下：</p><p>　　3.2.1 與溫度傳感器AD590配合使用的各個運算放大器OPA的功能</p><p><b>　　如上圖3.2所示：</b></p><p>　　OPA1

25、：以0℃為標(biāo)準，調(diào)節(jié)可變電阻R10使其輸出電壓為2.73伏特。</p><p>　　OPA2：減2.73伏特，并反相。</p><p>　　OPA3：放大5倍并反相。</p><p>　　例如：AD590輸出電壓為1.5伏特，則其溫度為：1.5/5（OPA3）+2.732（OPA2）=3.302伏特；</p><p>　　3.302/10K=

26、303.2微安培；</p><p>　　303.2-273.2=30微安培→30℃。</p><p>　　注意：ADC0804的VREF=2.56V。</p><p>　　表1 各溫度與3個OPA及ADC0804的輸入與輸出關(guān)系</p><p>　　3.2.2 溫度轉(zhuǎn)換器ADC0804的功能</p><p>　　圖3.

27、3 ADC0804</p><p>　?。?）如圖3.3所示，所謂A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。信號輸入端的信號可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADC輸出的數(shù)字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。</p><p>　?。?）ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：</p><p>　　表2 ADC0804電壓輸入

28、與數(shù)字輸出關(guān)系</p><p>　　例如：VIN=3V，由上表可知2.880+0.120=3V，為10010110B=96H。</p><p>　?。?）AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V——30V，檢測的溫度范圍為-55℃——+150℃，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1℃，其電流增加1微安培。當(dāng)攝氏溫度為0℃時，AD590的電流為273.2微安培，經(jīng)10

29、千歐姆電阻后其電壓為2.732伏特。余者依上述方法類推。</p><p>　?。?）利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給AT89C51處理。</p><p>　?。?）溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖為圖3.2。</p><p><b>　　3. 3 顯示模塊</b><

30、/p><p>　　譯碼IC及溫度顯示的電路圖如圖3.4所示。顯示部分的工作原理是，它將溫度轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即溫度值，經(jīng)由AT89C51的P1口由兩個譯碼IC輸出并分別送入兩個七段數(shù)碼管顯示[8]，這兩個LED都是共陽極的。</p><p>　　圖3.4 譯碼IC及溫度顯示</p><p>　　3.3.1 譯碼IC 7447</p><p>　　BC

31、D碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動IC，如圖3.5所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS49[9]。其中的7446及7447輸出低電平驅(qū)動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數(shù)碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅(qū)動顯示碼，用以推動共陰極7段LED數(shù)碼管，7446、7447與7448的引腳相同（雙并排16pins）。7447引腳說明：</p><p>　　1、D、C、B、A：BCD碼輸入引腳

32、。</p><p>　　2、a、b、c、……g：7段數(shù)碼管輸出引腳。</p><p>　　3、/LT：本引腳為測試引腳，當(dāng)接高電平時，所連接的7段LED數(shù)碼管全亮。正常顯示下應(yīng)接低電平。</p><p>　　4、/RBI：本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。</p><p>　　5、/BI和/RBO：本引腳為淹沒輸入或漣波淹沒輸出

33、引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。</p><p>　　圖3. 5 譯碼IC 7447</p><p>　　3.3.2 七段LED數(shù)碼管</p><p>　　7段LED數(shù)碼管是利用7個LED組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示0到9共10個數(shù)字。當(dāng)要顯示多個數(shù)碼管，可分別驅(qū)動每個數(shù)碼管；當(dāng)要利用人類的視覺暫留現(xiàn)象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅(qū)動電路即可達到顯示多個數(shù)碼管的

34、目的。</p><p>　　一般來說，7段LED數(shù)碼管可分為共陽極和共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同的接點com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）；同樣的，共陰極就是把所有LED的陰極連接到共同的接點com，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）。</p><p><b>　　3.4 鍵盤掃描<

35、/b></p><p>　　圖3.6是鍵盤掃描的電路圖，其中74922[10]是鍵盤掃描IC。鍵盤掃描電路的原理是，將鍵盤接在一個鍵盤掃描IC 74922上，當(dāng)在鍵盤上按下鍵時，相關(guān)的鍵碼將通過74922的A、B、C、D口線傳遞給AT89C51單片機。</p><p>　　圖3.6 鍵盤掃描電路</p><p><b>　　3.4.1 鍵盤</

36、b></p><p>　　本鍵盤采用電話式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC 74922（上圖3.6所示）上面的，鍵盤的輸入通過74922的X1——X4和Y1——Y4輸入。</p><p>　　X1 X2 X3</p><p>　　圖3.7 電話式鍵盤</p><p>　　但鑒于

37、鍵盤掃描IC為4*4形式，以下鍵盤編碼每行后面都有0FFH，以配合硬件使用。</p><p>　　按鍵及分別對應(yīng)的鍵盤編碼如表3所示：</p><p><b>　　表3 鍵盤編碼</b></p><p>　　3.4.2 鍵盤掃描芯片</p><p>　　鍵盤掃描芯片74922的圖形如圖3.6所示。鍵盤掃描IC 74922

38、的工作過程是這樣的：X1——X4接鍵盤的行，Y1——Y4接鍵盤的列，按鍵信息由這幾個口輸入，由A、B、C、D四個口輸出到P3口的低四位，再通過P1口經(jīng)過譯碼IC顯示在LED上。鍵盤掃描芯片不斷查詢是否有按鍵輸入，當(dāng)查詢到有按鍵時，DA置1，同時執(zhí)行相應(yīng)的程序，比較溫度是否超出上、下限，進而決定是加熱還是降溫。</p><p>　　3.5 WP型溫室加熱器</p><p>　　如圖3.6所示

39、，在AT89C51的P2.1口上接一個繼電器，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時，單片機控制P2.1口，使之置1，進而控制加熱器加熱。</p><p>　　傳統(tǒng)的空氣對流加熱系統(tǒng)，通過反復(fù)循環(huán)，重復(fù)加熱冷空氣，加熱空氣時自上而下，先加熱溫室的上層，然而地板處在最后，所以很難加熱，因此十分耗費能量。WP型溫室加熱器是從下至上進行加熱的。溫室中的物體和地面由表面吸收熱量，同時又向四周的空氣輻射，從而保持整個空間很

40、暖和，這種方式，可以節(jié)約能量并減少運行費用。WP型溫室加熱器具有如下特點：</p><p>　　(1) 高效節(jié)能。本產(chǎn)品消耗的能量比鍋爐供暖減少25%，比傳統(tǒng)煤爐降低40%以上,從而大大降低了加熱運行成本。</p><p>　　(2) 傳熱效率高。產(chǎn)品由于采用了高科技熱超導(dǎo)技術(shù)，升溫速度特別快。</p><p>　　(3) 投資成本低廉。與傳統(tǒng)的利用鍋爐干燥方式相比

41、，省去了專用鍋爐房、水處理、水分析、管道、閥門、換熱器等設(shè)施，投資減少近一半，因而價格便宜。</p><p>　　(4) 本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、使用壽命長。WP型溫室加熱器特別適合寒冷地區(qū)各類蔬菜溫室大棚、花房、家禽動物養(yǎng)殖場等需要加熱保溫的場所。在溫室加熱器充分保證棚溫室適宜溫度后，選擇附加值高的蔬菜、花卉必將切實提高廣大用戶的經(jīng)濟效益。</p><p><b>

42、　　3.6 降溫模塊</b></p><p>　　如圖3.6所示，在AT89C51的P2.2口上接一個繼電器,將降溫風(fēng)扇接在此繼電器上。需要降溫時，單片機控制P2.2口，使之置1，進而控制降溫風(fēng)扇降溫。</p><p>　　當(dāng)室內(nèi)溫度較高需要降溫時，就要用到降溫模塊了。在此處的溫室中，降溫模塊包含了兩個部分：</p><p><b>　　(1)

43、 自然通風(fēng)</b></p><p>　　由于這里的溫室周圍和頂層留了通風(fēng)窗（側(cè)窗與天窗），故可以采用自然通風(fēng)的方式來降溫。當(dāng)室內(nèi)溫度由于日照而提高時，熱空氣會因密度降低而上浮，由天窗溢出，而外界空氣由側(cè)窗流入造成對流，溫度差異愈大時其流速愈快。自然通風(fēng)在冬天效果最好，因為此時內(nèi)外空氣的溫差最大。由于空氣溫差，可使屋頂排氣孔成為絕佳的出氣口，側(cè)面排氣孔則成為絕佳的進氣口。當(dāng)天氣很熱時，內(nèi)外的空氣溫差就很

44、小，甚至不存在。事實上，當(dāng)最需要通風(fēng)的時候往往是自然通風(fēng)最小的時候。若通風(fēng)是外界風(fēng)所引起，則較溫暖的地區(qū)，使用自然通風(fēng)會有較佳的效果。</p><p><b>　　(2) 機械通風(fēng)</b></p><p>　　機械式通風(fēng)一般指的是使用降溫風(fēng)扇等降溫設(shè)備將溫室內(nèi)的熱空氣強制抽出，同時由于壓差而將大氣吸入，達到通風(fēng)的效果。這個方案需要維持適當(dāng)?shù)臍饷苄?，才能使空氣由進氣口進

45、，由排氣風(fēng)機出；但是也因為氣密而容易有熱累積的現(xiàn)象，是以在設(shè)計上需注意通風(fēng)量的大小，至少其降溫效果要優(yōu)于自然通風(fēng)，即要比在同一地點采用側(cè)窗配合天窗的溫室的降溫效果要好。利用風(fēng)扇在溫室內(nèi)產(chǎn)生負壓的強行通風(fēng)方式比自然通風(fēng)系統(tǒng)可靠，通常將通風(fēng)率設(shè)計為每一分鐘一個溫室體積(1 AC, Air Change)的通氣風(fēng)量率。一間10m x 33m的溫室大約需700 m3/min的通氣風(fēng)量率。由１kW 馬達帶動的風(fēng)機（系統(tǒng)負壓為2.5 厘米水柱）可提

46、供此風(fēng)量率。若風(fēng)扇以平均每天消耗1元計算，則業(yè)者每月每平方米溫室面積的電費應(yīng)為1元。電費會隨季節(jié)、作物種類和地理位置的不同而有所差異。由于這種降溫方法需要耗電，相比于自然通風(fēng)，這是它的缺點。</p><p>　　在這個溫室大棚中，運用的是自然通風(fēng)和機械通風(fēng)相結(jié)合的方式。當(dāng)需要降溫的幅度不大時，則打開天窗和側(cè)窗，利用自然通風(fēng)來降溫，這樣既可達到很好的降溫效果，又節(jié)省了開支。而當(dāng)要降溫的幅度偏高或者自然條件下不適合用

47、自然通風(fēng)降溫時，就采取機械通風(fēng)的方式來降溫。當(dāng)然，在自然條件允許的條件下，采用自然通風(fēng)和機械通風(fēng)相結(jié)合的降溫方式可以達到更好的降溫效果。 </p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤上輸入要設(shè)定的溫度值。當(dāng)此溫度值與當(dāng)前溫度不同時，單片機控制系統(tǒng)采取調(diào)節(jié)的動作。當(dāng)設(shè)定溫度大于測定溫度時，則使加熱器工

48、作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測定溫度時，則開啟降溫風(fēng)扇。此程序流程包括4個部分。第一部分是主程序，它描述的是程序的總體結(jié)構(gòu)；第二部分是定時器T0的描述，它的功能是將實際溫度和設(shè)定的溫度比較，再作出相應(yīng)的動作；第三部分是鍵盤掃描部分；第四部分是顯示部分，用于顯示溫度值（系統(tǒng)總程序見附錄2）。</p><p><b>　　4.1 主程序</b></p><p>　　主程序流程圖如圖

49、3.8所示：</p><p><b>　　圖3.8 主程序</b></p><p>　　本溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路見圖3.8的主程序流程圖，系統(tǒng)采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，再由ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將溫度總體控制在20℃到30℃之間，并且可以通過鍵盤輸入要設(shè)定的溫度值，并通過7段數(shù)碼管顯示出來。在整個系統(tǒng)的運行期間

50、，有一個定時器T0中斷每隔20ms掃描一次，用于當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度的比較，然后發(fā)出加溫或降溫的命令。程序代碼如下：</p><p><b>　　ORG 00H</b></p><p>　　JMP START </p><p><b>　　ORG 0BH</b></p>

51、<p>　　JMP TIM0 ;定時器T0中斷子程序</p><p>　　START: MOV TMOD,#01H ;選擇TIMER0，MODE1</p><p>　　MOV TH0,#60</p><p>　　MOV TL0,#76</p><p>　　SETB

52、TR0 ;啟動定時器T0</p><p>　　MOV IE,#82H</p><p>　　MOV R4,#09H ;(30H)--(38H)寄存器</p><p>　　MOV R0,#30H</p><p>　　CLEAR: MOV @R0,#00H

53、 ;清除RAM(30H)--(38H)</p><p>　　DJNZ R4,CLEAR</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV 34H,A

54、 ;(34H)為上限溫度--30度</p><p>　　MOV A,#01H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV 35H,A ;(35H)為下限溫度--20度</p><p>　　M

55、OV 36H,#0FFH ;(36H)為存儲的舊溫度值</p><p>　　START0: MOVX @R0,A ; /WR=0,ADC0804開始轉(zhuǎn)換</p><p>　　WAIT: JB P3.4,KEYIN ; P3.4=1表示有按鍵，轉(zhuǎn)往按鍵子程序</p><p>　　J

56、B P2.0,ADC ;檢測ADC0804轉(zhuǎn)換完成否？P2.0=1，</p><p><b>　　; 則完成 </b></p><p><b>　　JMP WAIT</b></p><p>　　ADC: MOVX A,@R0 ;將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送入累加

57、器</p><p>　　MOV 37H,A ;溫度的比較。將現(xiàn)溫度值存入37H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,36H ;現(xiàn)溫度值減去舊溫度寄存器的值</p><p><b>　　J

58、C TDOWN</b></p><p>　　TUP: MOV A,37H ;將現(xiàn)溫度值存入A</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,34H ;與上限溫度作比較</p><p>　　JN

59、C POFF ;C=0表示比上限溫度大，必須停止加熱</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p><p>　　PON: CLR P2.1</p><p>　　JMP START0</p><p>　　POFF: SETB P2.1

60、 ;繼電器不動作，即停止加熱</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p><p>　　TDOWN: MOV A,37H ;將現(xiàn)溫度值存入A</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,

61、35H ;與下限溫度作比較</p><p>　　JC PON ;C=1表示比下限溫度小，須加熱</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p><p>　　LOOP: MOV 36H,37H ;將現(xiàn)溫度值存入36H中&

62、lt;/p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV R4,#0FFH ;延遲</p><p>　　DJNZ R4,$</p><p>　　CALL L1 ;二--十進制轉(zhuǎn)換程序</p><p>

63、　　MOV 21H,#10H ;顯示延遲</p><p>　　NOV R1,#30H</p><p>　　DISP1: CALL DISP ;溫度值的顯示</p><p>　　DJNZ 21H,DISP1</p><p>　　JMP START0</p>

64、<p>　　4.2 定時器T0中斷</p><p>　　定時器T0中斷的工作流程如圖3.9所示。當(dāng)定時器T0發(fā)生中斷時，就將按鍵輸入的設(shè)定的溫度值與當(dāng)前的溫度值比較。當(dāng)輸入的溫度值大于當(dāng)前測定的溫度值，單片機就控制加熱器加熱；當(dāng)設(shè)定的溫度值小于當(dāng)前測定的溫度值，就開啟降溫風(fēng)扇。</p><p>　　圖3.9 定時器T0中斷子程序</p><p>&l

65、t;b>　　程序代碼如下：</b></p><p>　　TIM0: PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　MOV TH0,#60 ;重設(shè)中斷時間</p><p>　　MOV TL0,#76</p>

66、<p>　　MOV A,33H</p><p>　　CJNE A,31H,T ;設(shè)定溫度的十位是否等于所</p><p><b>　　;測溫度的十位數(shù)</b></p><p>　　MOV A,32H</p><p>　　CJNE A,30H,T

67、 ;設(shè)定溫度的個位是否等于所</p><p><b>　　;測溫度的個位數(shù)</b></p><p>　　JMP OFF ;個位相等，則令加熱器停止加熱</p><p>　　T: JC OFF ;設(shè)定溫度小于現(xiàn)在溫度，停止加熱</p&

68、gt;<p>　　CLR P2.1 ;否則加熱</p><p>　　RETURN: POP PSW</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　OFF: SET

69、B P2.1 ;停止加熱</p><p>　　JMP RETURN</p><p>　　DELAY: MOV R7,#06 ;顯示器掃描時間</p><p>　　D1: MOV R6,#248</p><p>　　DJNZ R6,$</p>&l

70、t;p>　　DJNZ R7,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　4.3 顯示模塊</b></p><p>　　顯示子程序流程圖如圖3.10所示:（說明：30H用于暫時存放要顯示溫度的高四位，31H用于暫時存放要顯示溫度的低四位，38H用于存放最終要顯示在7段數(shù)碼管上的溫度值

71、；D1、D2分別表示兩個7段數(shù)碼管的存儲地址。）</p><p>　　圖3.10 顯示子程序</p><p>　　系統(tǒng)提供溫度的顯示功能，將溫度用兩個7段數(shù)碼管顯示出來。程序如下：</p><p>　　DISP: MOV A,@R1</p><p>　　ANL A,#0F0H ;D1值：取(30H)高4位

72、</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　MOV 38H,A</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　MOV A,@R1</p><p>　　ANL A,#0FH ;D2值：取

73、(31H)低4位</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ORL A,38H ;D1,D2合成為8位</p><p>　　MOV P1,A ;送給7段數(shù)碼管顯示</p><p>　　CALL DELAY

74、 ;掃描延遲</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　4.4 按鍵掃描</b></p><p>　　按鍵掃描子程序流程圖如圖3.11所示:</p><p>　　圖3.11 按鍵子程序</p><p>　　將鍵盤接在一個鍵盤掃描IC

75、74922上，所按鍵將被此芯片處理后傳送給單片機處理。工作流程如圖3.11所示。如果要設(shè)定新的溫度值，操作流程為：按“*”→要設(shè)定的溫度值→按“*”，這樣就完成了溫度的設(shè)定。程序代碼如下：</p><p>　　KEYIN: JB P3.4,$ ;有按鍵，放開否？</p><p>　　MOV A,P3 ;

76、是則讀74922的按鍵值</p><p>　　ANL A,#0FH ;取有效的低4位</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ;至TABLE取鍵盤轉(zhuǎn)換碼</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　XRL A,#0AH

77、 ;是否按“*”？</p><p>　　JNZ START0 ;不是，回到現(xiàn)在溫度模式</p><p>　　JB P3.4,KEYIN1 ;有新的按鍵否？</p><p>　　MOV R1,#32H ;無，設(shè)定溫度顯示地址</p>&

78、lt;p>　　CALL DISP ;顯示設(shè)定溫度地址中的值</p><p>　　MOV R5,4FH ;幾秒鐘后無按鍵則自動解除</p><p><b>　　;設(shè)定溫度模式</b></p><p>　　D4: MOV R7,#0FFH</p>

79、<p>　　D3: MOV R6,#0FFH</p><p>　　D2: JB P3.4,KEYIN1</p><p>　　DJNZ R6,D2</p><p>　　DJNZ R7,D3</p><p>　　DJNZ R5,D4</p><p>　　JMP START0<

80、/p><p>　　KEYIN1: JB P3.4,$ ;按鍵放開否？</p><p>　　MOV A,P3 ;放開則讀74922鍵盤值</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE</p><p&

81、gt;　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV 20H,A ;按鍵值存入(20H)</p><p>　　XRL A,#0AH ;是否按“*”？</p><p>　　JZ X1 ;是，則溫度設(shè)定完成</p><p

82、>　　MOV A,20H</p><p>　　XRL A,#0BH ;"#"未設(shè)定鍵</p><p><b>　　JZ WAIT1</b></p><p>　　MOV A,20H ;不是"*"、"#"，則為

83、數(shù)字鍵</p><p>　　XCH A,32H ;按鍵值存入(32H)，(33H)</p><p>　　XCH A,33H</p><p><b>　　第五章 測試分析</b></p><p>　　通過偉福編譯器編譯，觀察各個寄存器和輸出端口的值，發(fā)現(xiàn)程序能夠完成既定的各項功能。溫室

84、結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：屋脊高5.2m，檐高3m，單跨度6.5m，長為20m，地面面積為130平方米。這個薄膜溫室的特點是：</p><p>　　1. 能在可見光0.4－0.7微米范圍內(nèi)得到最大光照。</p><p>　　2. 薄膜內(nèi)表面的涂層處理能夠有效地解決溫室結(jié)露。</p><p>　　3. 三層共擠技術(shù)使薄膜外層表面形成光滑表面，有效防止灰塵堆積。</p>

85、<p>　　4. 采用雙層充氣膜，可大大提高溫室保溫性能，節(jié)省運行成本。</p><p>　　要求溫度的上限為30℃，下限為20℃。通過對溫室運行時的實際觀測，摘錄一組數(shù)據(jù)如表1所示：</p><p><b>　　表1 測試數(shù)據(jù)</b></p><p>　　從運行結(jié)果來看，控制后的溫度誤差范圍小于等于0.5℃,控制后的溫室溫度能夠

86、達到作物生長環(huán)境的要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　根據(jù)實際生產(chǎn)需要和環(huán)境調(diào)控的簡單實用，作物整個生長周期被分為兩個階段，即營養(yǎng)生長階段和生殖生長階段。在營養(yǎng)生長階段，采取溫度優(yōu)先的控制策略，減少能量消耗，降低調(diào)控機構(gòu)的操作運行成本；而在作物的生殖生長階段，通過有機結(jié)合作物生長模型、溫室控制機構(gòu)的調(diào)控效果模型和成本模型，實現(xiàn)經(jīng)濟最

87、優(yōu)目標(biāo)的決策過程。從實際決策的實例來看，采用經(jīng)濟最優(yōu)目標(biāo)的策略來進行溫室環(huán)境調(diào)控，給出最佳的溫室環(huán)境控制方案，既能保證作物適宜的生長環(huán)境條件要求，又能保證溫室經(jīng)營者的利益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張義和，陳敵北，改編：劉丹等 .例說8051[M]. 北京：人民郵電出版社，2006，43～55.</p>

88、<p>　　[2] 吳金戍，沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機實踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006，68～82.</p><p>　　[3] 陳明熒. 8051單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2005，112～135.</p><p>　　[4] 張友德，趙志英，涂時亮. 單片微型機原理、應(yīng)用與實驗[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003，78～

89、91.</p><p>　　[5] 沈慶陽. 單片機實踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002，45～82.</p><p>　　[6] 林申茂. 8051單片機徹底研究[M]. 北京：人民郵電出版社，2004，145～178.</p><p>　　[7] 沙占友 孟志永 王彥朋. 單片機外圍電路設(shè)計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，156～214.

90、</p><p>　　[8] 楊金巖. 8051單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與實例應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2005，205～231.</p><p>　　[9] 李伯成. 嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計——嵌入式系統(tǒng)與單片機系列叢書[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，55～67.</p><p>　　[10] 戴佳，苗龍，陳斌. 51單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例

91、[M]. 北京：中國電力出版社，2005，187～204. </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在張老師的悉心指導(dǎo)下完成的?！跋ば摹倍郑^非可有可無。因為，從選題到今天成文，*老師給予了我很大幫助，付出了大量的心血。可以說，沒有*老師的指導(dǎo)，就沒有今天的順利成文。在師從*老師做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我感到學(xué)到很多東西。xx老師治

92、學(xué)嚴謹、做事認真，大到結(jié)構(gòu)，小至標(biāo)點，一一從嚴要求，決不允許敷衍；xx老師為人真誠、待人熱情，從選題至成文，說來慚愧，應(yīng)該說是在*老師的推動下，才得以如期完成。很多時候，都是xx老師給我主動打電話，幫助我規(guī)劃好時間，及時傳道授業(yè)、答疑解惑。從年前選定題目、到現(xiàn)在定稿完成，無論是寒假期間，還是在外奔波，xx老師的關(guān)懷幫助始終如一，這讓我在感動的同時，又深感慚愧!</p><p>　　*老師很忙，教學(xué)、科研任務(wù)繁重。

93、但我每次交稿，他都認真修改，及時回復(fù)。每每看到論文上細密的紅色批語，深感暖意陣陣！也突然明白魯迅對藤野先生認真修改他的筆記的那種感動。是的，在很多人將敷衍奉為圭臬的情形下，依然能夠認真謹嚴做事，依然能夠熱情誠懇幫助別人的人，令人感激和欽佩！“學(xué)高為師，行為世范?！蔽以俅蚊靼琢恕袄蠋煛倍值暮裰貎?nèi)涵!</p><p>　　人生的各個階段，一般要面臨很多選擇。大學(xué)四年，也概莫能外。我曾做出過不少選擇，但事后令自己深感

94、得意的，并不是很多。可是，師從xx老師做畢業(yè)設(shè)計卻不能不說是其中一個！</p><p>　　在此，向*老師致以最誠摯的謝意！</p><p>　　我還要感謝在大學(xué)四年來所有曾經(jīng)教過及幫助過我的老師，是他們的諄諄教誨、無私奉獻，使我增加了知識、提高了能力！沒有他們，也就沒有我四年學(xué)業(yè)的順利完成！</p><p>　　另外，我還要感謝四年來朝夕相處的同學(xué)，和他們切磋知識

95、、交流思想，也使我感到受益匪淺！</p><p>　　最后，向所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)們致以最誠摯的謝意！ </p><p><b>　　附 錄 </b></p><p><b>　　附錄1系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　附錄2 源程序代碼</b>&l

96、t;/p><p>　　程序要完成的功能是將總體溫度控制在20℃——30℃之間，在這個范圍內(nèi)，可以設(shè)定任一溫度值，并使之達到恒溫效果；如果超出這個范圍，則程序自動控制繼電器工作使溫度穩(wěn)定在這個范圍之間。</p><p>　　程序中各寄存器說明如下：</p><p>　　30H、31H：所測得的實際溫度</p><p>　　32H、33H：鍵盤設(shè)定的

97、溫度</p><p>　　34H：系統(tǒng)的上限溫度值（30℃）</p><p>　　35H：系統(tǒng)的下限溫度值（20℃）</p><p>　　36H：舊溫度值的存放地址</p><p><b>　　源程序如下:</b></p><p><b>　　ORG 00H</b><

98、/p><p>　　JMP START</p><p><b>　　ORG 0BH</b></p><p><b>　　JMP TIM0</b></p><p>　　START: MOV TMOD,#01H ;選擇TIMER0，MODE1</p><p&

99、gt;　　MOV TH0,#60</p><p>　　MOV TL0,#76</p><p>　　SETB TR0 ;啟動定時器T0</p><p>　　MOV IE,#82H</p><p>　　MOV R4,#09H;(30H)--(38H)</p><p>　　MO

100、V R0,#30H</p><p>　　CLEAR: MOV @R0,#00H ;清除RAM(30H)--(38H)</p><p>　　DJNZ R4,CLEAR</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　M

101、OVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV 34H,A ;(34H)為上限溫度：30度</p><p>　　MOV A,#01H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV

102、35H,A ;(35H)為下限溫度：20度</p><p>　　MOV 36H,#0FFH ;(36H)為存儲的舊溫度值</p><p>　　START0: MOVX @R0,A ;令A(yù)DC0804開始轉(zhuǎn)換/WR=0</p><p>　　WAIT: JB P3.4,K

103、EYIN ;有按鍵否？按“*”才有效。P3.4=1表</p><p><b>　　;示有按鍵</b></p><p>　　JB P2.0,ADC ;檢測ADC0804轉(zhuǎn)換完成否？P2.0=1，</p><p><b>　　; 則完成 </b></p&

104、gt;<p><b>　　JMP WAIT</b></p><p>　　ADC: MOVX A,@R0 ;將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送入累加器</p><p>　　MOV 37H,A ;將現(xiàn)溫度值存入37H</p><p><b>　　CLR C<

105、/b></p><p>　　SUBB A,36H ;現(xiàn)溫度值減去舊溫度寄存器的值</p><p><b>　　JC TDOWN</b></p><p>　　TUP: MOV A,37H ;將現(xiàn)溫度值存入A</p><p><b&g

106、t;　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,34H ;與上限溫度作比較</p><p>　　JNC POFF ;C=0表示比上限溫度大，必須停止加熱</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p>&l

107、t;p>　　PON: CLR P2.1</p><p>　　JMP START0</p><p>　　POFF: SETB P2.1 ;繼電器不動作，即停止加熱</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p><p>　　TDOWN: MOV A,

108、37H ;將現(xiàn)溫度值存入A</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,35H ;與下限溫度作比較</p><p>　　JC PON ;C=1表示比下限溫度小，須加熱</p><

109、;p><b>　　JMP LOOP</b></p><p>　　LOOP: MOV 36H,37H ;將現(xiàn)溫度值存入36H中</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV R4,#0FFH ;延遲</p>

110、<p>　　DJNZ R4,$</p><p>　　CALL L1 ;調(diào)用二--十進制轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　MOV 21H,#10H ;顯示延遲</p><p>　　NOV R1,#30H</p><p>　　DISP1: CALL DIS

111、P</p><p>　　DJNZ 21H,DISP1</p><p>　　JMP START0</p><p>　　L1: CLR C</p><p>　　MOV 30H,#00H ;十進制轉(zhuǎn)換的低位寄存器</p><p>　　MOV 31H,#00H

112、 ;十進制轉(zhuǎn)換的高位寄存器</p><p>　　MOV R3,#08H ;調(diào)整的次數(shù)</p><p>　　NEXT: RLC A ;將取入值轉(zhuǎn)換為十進制</p><p><b>　　MOV R2,A</b></p>

113、<p>　　MOV A,30H</p><p>　　ADDC A,30H ;(30H)*2+CY</p><p>　　DA A ;作十進制的調(diào)整</p><p>　　MOV 30H,A ;結(jié)果存回(30H)</p&

114、gt;<p>　　MOV A,31H</p><p>　　ADDC A,31H</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV 31H,A</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　DJNZ

115、R3,NEXT</p><p>　　L2: MOV A,30H ;(30H)*2</p><p>　　ADD A,30H</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV 30H,A</p><p>　　MOV A,31H

116、 ;(31H)*2</p><p>　　ADDC A,31H</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV 31H,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　KEYIN:

117、JB P3.4,$ ;有按鍵，放開否？</p><p>　　MOV A,P3 ;是則讀74922的按鍵值</p><p>　　ANL A,#0FH ;取有效的低4位</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ;

118、至TABLE取鍵盤轉(zhuǎn)換碼</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　XRL A,#0AH ;是否按“*”？</p><p>　　JNZ START0 ;不是，回到現(xiàn)在溫度模式</p><p>　　JB P3.4,KEYIN1

119、 ;有新的按鍵否？</p><p>　　MOV R1,#32H ;無，設(shè)定溫度顯示地址</p><p>　　CALL DISP ;顯示設(shè)定溫度地址中的值</p><p>　　MOV R5,4FH ;幾秒鐘后無按鍵則自動解除</p&g